miRNA-21及其相关靶基因在过敏性疾病中的研究进展

黄翔明 综述,田 理 审校

(成都中医药大学临床医学院，成都 610000)

过敏性疾病是由机体接触致敏原导致过敏反应的疾病，主要有过敏性皮炎、湿疹、过敏性结膜炎、过敏性肠炎、哮喘、过敏性鼻炎等。世界卫生组织推算，全世界约3亿人患哮喘，4亿人患过敏性鼻炎，且每年有超过18万人死于哮喘，过敏性疾病已成为全球性的健康问题[1]。

microRNA(miRNA)配对识别靶位mRNA的3′非编码区，降解或抑制靶基因，再影响蛋白的翻译，最后致使生物学功能产生变化[2]。miRNA广泛表达于机体的各个组织和器官之中，主要通过与相关靶基因结合再转录后水平负性调控约60%的人类基因[3]。研究发现miRNA-21在心脑血管、肺、肝、肾等多系统疾病中出现异常表达，明确相关靶基因对阐明过敏性疾病中miRNA-21的功能和作用非常有意义。本文就目前过敏性疾病miRNA-21及其靶基因的研究情况作一阐述。

1 miRNA-21在过敏性疾病中的作用

1.1调节辅助性T细胞(Th)平衡 正常情况下，机体中Th1/Th2细胞处于相对平衡的状态，但机体发生功能异常时，人体细胞因子网络的动态平衡被破坏，常表现出平衡偏向其中一方，进而引起许多过敏性疾病的发生和发展。在多个实验哮喘模型中miRNA-21上调,包括卵清蛋白(OVA)、烟曲霉菌、屋尘螨和特定肺白细胞介素(IL)-13诱导小鼠模型。虽然在这些系统中实验性哮喘感应的方法是不同的，但所有这些表型都有相似性，包括气道嗜酸性粒细胞、Th2介导炎症、黏液产生和气道高反应，在有炎症的肺组织中miRNA-21是miRNA中表达最明显的，这一发现表明miRNA-21可能通过调节IL-12 p35表达调节Th1和Th2平衡[4-5]。在miRNA-21缺陷的老鼠肺组织中，IL-12/γ-干扰素(IFN-γ)途径是最显著的影响途径，经全基因组基因芯片分析，在建立免疫过敏反应中，有可能miRNA-21是调节免疫极化的主要因素之一[6]。XIAO等[7]将妊娠6～19 d的BALB/c小鼠暴露于二手烟(SHS)或高效粒子空气(HEPA)过滤器环境中，所有后代用OVA致敏和激发19～23周，处死小鼠后发现显著上调的miRNA-21-3p与Th2细胞因子水平具有高度的相关性。LU等[6]研究靶基因敲除致敏小鼠的miRNA-21诱导肺部嗜酸性细胞的减少，进行免疫重组并使Th1及IFN-γ的水平显著增加，实验结果表明miRNA-21是Th1与Th2反应的校准器，限定用于调整极化免疫反应的新机制。

SIDO等[8]发现迟发型超敏反应(DTH)期间的Δ(9)-四氢大麻酚(THC)治疗可以通过调节miRNA表达同时抑制Th1/Th17活化。 虽然DTH引起miRNA-21的过度表达，其通过SMAD7抑制增加Th17分化，并且下调miR-29b(IFN-γ抑制剂)，但THC处理反转了这种miRNA失调，从侧面可以看出，miRNA-21的表达与Th平衡有密切的相关性。WANG等[9]研究发现嗜酸乳杆菌调节miRNA-21表达和预防Th17主导的β-乳球蛋白(β-Lg)过敏的能力之间存在相关性。

1.2与嗜酸性粒细胞数量呈正相关 嗜酸性粒细胞是一类人体固有的免疫细胞，具有多种功能，常见于过敏性疾病。LU等[6]通过制作OVA诱导哮喘的miRNA-21缺陷模型,观察到小鼠支气管肺泡灌洗液的嗜酸性粒细胞减少，而Th1细胞因子IFN-γ水平增加，Th2细胞因子IL-4水平降低，提示miRNA-21为Th1与Th2反应的调节因子。JIANG等[10]用反转录PCR定量检测抗原诱发肺炎反复喘息的儿童和大鼠血浆和细胞内的miRNA-21，结果发现血浆miRNA-21水平上调，比较不同年龄和性别miRNA-21的表达水平，发现miRNA-21比IgE更具有诊断意义，且循环的miRNA-21与抗原诱导肺炎大鼠的支气管肺泡灌洗液嗜酸性粒细胞数量呈高度正相关。

ELBEHIDY等[11]通过实时定量聚合酶链反应(qRT-PCR)测定哮喘患儿的miRNA-21表达水平和嗜酸性粒细胞，发现其miRNA-21的表达水平显著高于对照组，血清miRNA-21表达水平和血液嗜酸性粒细胞呈正相关，miRNA-21成为诊断哮喘潜在生物标志物。

1.3抑制气道高反应性和恢复气道敏感性 气道高反应性指因气道存在炎症且处于过度反应状态，表现出敏感而过强的支气管平滑肌收缩反应，引起气道狭窄和气道阻力增加，从而引发咳嗽、胸闷、呼吸困难和喘息等症状。KIM等[12]对衣原体、流感嗜血杆菌、流感病毒、呼吸道合胞病毒感染和OVA诱导的严重类固醇激素不敏感的过敏性气道疾病(SSIAAD)BALB/c小鼠模型进行研究，发现肺组织miRNA-21表达水平上调，然而同源性磷酸酶和张力蛋白表达水平下调，用miRNA-21拮抗剂治疗可上调同源性磷酸酶和张力蛋白表达水平，这样可以抑制气道高反应性和恢复类固醇过敏性气道疾病的敏感性。LEE等[13]通过BALB/c小鼠OVA致敏和激发，并于致敏当天经鼻吸入miRNA-21拮抗剂，发现用miRNA-21拮抗剂的小鼠肺组织miRNA-21表达选择性下调，该拮抗剂抑制了气道高反应性，同时还降低了支气管肺泡灌洗液的嗜酸性粒细胞、Th2细胞因子水平(包括IL-4、IL-5和IL-13)和CD4+/CD8+T的比例。

2 miRNA-21靶基因在过敏性疾病中的作用

2.1早期预测 TGFBR2基因定位在3p22区域，编码1个70×103～80×103的蛋白。CHEN等[14]筛选了新生儿脐带血样本，发现有8个miRNA表达下调并伴随IgE上调，其中表达下调的miRNA-21与重组人转化生长因子B受体2(TGFBR2)的升高有关。研究继续对变应性鼻炎患儿的外周血单核细胞进行观测，发现miRNA-21表达明显下调，可见外周血中miRNA-21的低表达可能是从新生儿阶段一直持续到儿童阶段，并可成为早期预测变应性鼻炎的潜在指标。

2.2提高气道平滑肌细胞的增殖和迁移 磷酸酯酶与张力蛋白同源物(PTEN)基因定位于染色体10q23.3，全长约200 kb，其表达产物PTEN蛋白有403个氨基酸，是1个双特异性磷酸酶。研究发现PTEN基因缺失的小鼠肥大细胞表现的超敏反应及血管通透性增加[15]。在气道上皮细胞抗原致敏的小鼠身上，PTEN基因表达同样减少，这可能是PTEN基因介导的嗜酸性粒细胞脱颗粒和抑制IL-4和IL-5所诱导[16]。LIU等[17]发现慢病毒介导的miRNA-21呈高表达时显著提高气道平滑肌细胞的增殖和迁移，基因敲除miRNA-21则显著减少气道平滑肌细胞的增殖和迁移，同时还发现miRNA-21显著高表达减少了PTEN基因的表达，当基因敲除PTEN基因则显著提高了气道平滑肌细胞的增殖和迁移。

2.3降低炎性反应 人细胞间黏附分子-1(ICAM-1)基因定位于染色体19p13.2～13.3，其相对分子质量为80×103～100×103，现命名为CD54。LEE等[18]研究地肤果实的乙醇提取物对过敏性气道炎症在哮喘小鼠模型的作用，模型表现为嗜酸性粒细胞增多、黏液分泌过度、细胞因子、趋化因子、免疫蛋白水平增高，且ICAM-1蛋白表达上调，乙醇提取物灌胃后显著抑制了ICAM-1蛋白表达，说明该提取物具有抗气道炎症的作用。石榴汁对前列腺癌抗细胞转移作用的研究发现ICAM-1蛋白上调和miRNA-21下调，且显著减少了促炎细胞因子、趋化因子的分泌水平，具有抑制炎症可能性[19]。

2.4抑制气道黏膜黏液分泌 肉豆蔻基富含丙氨酸C激酶基质(MARCKS)的相对分子质量为32×103,包含3个高度保守区域：豆蔻酰化的N端、MH2、磷酸化位点结构域,也称效应域(effctor domain,ED)。AGRAWAL等[20]研究MARCKS蛋白肽(NH2)-末端序列(MANS)，证明其在过敏性哮喘小鼠模型中能够抑制乙酰胆碱诱导的气道黏液细胞黏蛋白分泌超过90%。

2.5预测发展 人凋亡相关因子配体(FasL)是能够结合死亡受体TNFRSF6/Fas的细胞因子，介导T细胞引起的凋亡。ZAKRZEWSKA等[21]对60例腺样体切除慢性变应性鼻炎患者的组织进行免疫组织化学染色，FasL表达显著增加，经过判别分析FasL的表达能被充分识别，其可能是变应性鼻炎发展的预测因子。

2.6调节肥大细胞功能 Ras蛋白特异鸟嘌呤核苷酸释放因子1(RasGRP1)是一个家庭成员为基因特征的RAS鸟嘌呤核苷酸交换因子域，其激活Erk/MAP激酶级联,调节T细胞和B细胞发育、体内平衡和分化。LIU等[22]研究RasGRP1缺陷的小鼠未能表现出过敏性反应，RasGRP1-肥大细胞脱颗粒和细胞因子的产生有明显的降低，RasGRP1为肥大细胞功能的重要调节器。

2.7诱导树突状细胞作用 Jagged-1蛋白属于Notch信号通路的配体之一，而Notch信号通路是介导细胞与细胞间接触的主要信号通路之一。XIA等[23]用基因表达谱分析体外培养实验和小鼠过敏性气道炎症模型，发现Notch信号通路尤其是Jagged-1基因是人类单核细胞和小鼠树突状细胞诱导靶点，小鼠在Jagged-1和Notch介导下，PM超细颗粒上调Th细胞因子、IgE水平与气道高反应。

3 miRNA-21潜在的作用靶点在过敏性疾病中的作用

3.1免疫调节作用 ACVR2A基因编码激活素Ⅱ型受体，苯丙酸诺龙二聚的生长和分化的因素属于转化生长因子(及)结构的超家族相关信号蛋白。TANG等[24]诱导小鼠哮喘模型进行骨髓间充质干细胞移植，靶基因分析显示mmu-miRNA-21a-3p和免疫调节剂激活素ⅡA型受体有关。此外，has-miRNA-21a抑制剂显著提高支气管上皮细胞在脂多糖刺激ACVR2A基因mRNA的表达，哮喘和miRNA-21/ACVR2A轴是哮喘炎症诱导的重要机制。

3.2调节嗜酸性粒细胞和激活肥大细胞 Bcl-2是一种原癌基因，其具有抑制凋亡的作用。HU等[25]研究白藜芦醇对来自哮喘患者的嗜酸性粒细胞调节作用时发现，一定浓度和时间下白藜芦醇能有效抑制嗜酸性粒细胞增殖的哮喘患者，白藜芦醇通过Bcl-2蛋白表达下调能诱导嗜酸性粒细胞凋亡。OTTINA等[26]提出抗凋亡的Bcl-2家族蛋白Bcl-2a1/Bfl-1/A1在激活肥大细胞的生存上起着至关重要的作用。

4 总结与展望

过敏性疾病受环境和基因的影响，免疫调控的失衡是其主要发病机制。Th细胞在机体免疫调节中起着重要的作用，miRNA-21对过敏性疾病中Th1/Th2平衡和细胞因子的影响已有较多报道[27]，其在调节免疫进程中的作用越来越受到关注，从病理机制上提示了miRNA-21的重要调节作用，miRNA-21正逐渐成为过敏性疾病的研究热点。本课题组致力于miRNA-21及其相关靶基因对变应性鼻炎的机制调控与中医药防治的研究，通过中医药防治观察miRNA-21调控变应性鼻炎的发生、发展，发现miRNA-21及其靶基因PTEN与Th1和Th2平衡有一定的相关性，miRNA-21及其靶基因可能是分子层面上诊断过敏性疾病的重要标志之一，其对揭示病理生理机制及发现药物治疗新靶点具有重要意义。